[发明专利]光腔长度稳定系统及方法

权利要求书

1.一种光腔长度稳定系统，其特征在于，应用于光腔结构，且所述光腔长度稳定系统包括温度控制单元，所述温度控制单元包括控制单元、温度采样单元、加热驱动电路以及控温箱，其中，

所述光腔结构设置在所述控温箱内部；

所述控温箱用于确保所述光腔结构的温度稳定在预设温度范围内；

所述加热驱动电路与所述控温箱连接，并用于驱动所述控温箱；

所述控制单元与所述温度采样单元连接，且所述控制单元用于处理所述温度采样单元采集的数据并控制所述加热驱动电路的通断；

所述控温箱内壁带有加热片，加热片的分布和功率通过模拟仿真决定，具体模拟仿真的步骤包括：建立所述控温箱模型，所述控温箱模型四个侧面内壁上的所述加热片功率设置为相同，两个底面内壁上的所述加热片功率设置为相同；利用有限元分析方法将所述控温箱模型进行网格划分，模拟所述加热片进行加热，得到控温箱体内初步的温度分布；利用参数化扫描方法，按照设定的规律和参数范围，将符合该范围的所述加热片的功率数值核算一遍，得出在箱体内部温度分布最均匀时所对应的所述加热片功率；

所述光腔长度稳定系统还包括腔长反馈控制单元，所述腔长反馈控制单元包括参考激光器、声光调制单元、模式匹配单元、分光器、光电探测器以及反馈单元，其中，

所述参考激光器用于发射激光，所述激光具有稳定的频率；

所述声光调制单元用于调制所述激光的频率；

所述模式匹配单元用于确保所述激光在所述光腔结构中形成共振；

所述分光器用于将从所述光腔结构中射出的光分为两束，且使得其中一束进入所述光电探测器；

所述光电探测器用于将光信号转变为电信号；

所述反馈单元用于获得误差信号，并将所述误差信号反馈到压电陶瓷上，且所述压电陶瓷设置于所述光腔结构的进光口；

所述反馈单元包括通过连接线依次连接的锁相放大器、比例积分调节器、低通滤波器以及压电陶瓷控制单元，其中，

所述锁相放大器用于检测特定频率的信号强弱；

所述比例积分调节器用于将所述锁相放大的电信号进行比例积分处理；

所述低通滤波器用于容许低于特定频率的信号通过并禁止高于特定频率的信号通过；

所述压电陶瓷控制单元用于根据误差信号的电压大小来确定压电陶瓷的移动距离。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度采样单元包括温度传感器、采样电路及数据采集单元，其中，

所述温度传感器一端连接至光腔结构用于采集光腔结构的温度、另一端连接至采样电路的一端；

所述采样电路的另一端连接至数据采集单元的一端；

所述控制单元与所述数据采集单元的另一端连接，且所述控制单元用于处理所述数据采集单元采集的数据并控制所述加热驱动电路的通断。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热驱动电路包括固态继电器及光电隔离电路，且所述光电隔离电路设置于所述控制单元与所述固态继电器之间。

4.一种光腔长度稳定方法，其特征在于，应用于光腔结构，所述光腔结构包括压电陶瓷，且包括下述步骤：

采集光腔结构的温度值；

计算出采集到的温度值与预设温度之间的差值和/或变化率；

将所述差值和/或变化率作为温度误差信号反馈给控制单元；

控制单元通过控制加热驱动电路的通断以实现光腔结构的温度稳定在预设温度范围内；

在所述控制单元通过控制加热驱动电路的通断以实现光腔结构的温度稳定在预设温度范围内的同时，所述方法还包括下述步骤：

利用参考激光器发出具有特定频率的激光；

利用声光调制单元对所述激光进行调制，并确保所述激光沿特定路径传播；

利用模式匹配单元确保激光在光腔结构内形成共振；

利用分光器将从所述光腔结构中射出的光分为两束，且使得其中一束进入光电探测器；

利用光电探测器将光信号转变为电信号；

将所述电信号发送至反馈单元并利用所述反馈单元获得误差信号；

将所述误差信号反馈到设置于光腔结构进光口的压电陶瓷上；

调节压电陶瓷的前后移动并实现对光腔长度的调节。